公布日：2023.03.31
申請(qǐng)日：2022.11.29
分類號(hào)：C01B33/10(2006.01)I;C01B7/19(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種光伏行業(yè)氟化氫廢水資源化利用系統(tǒng)裝置和方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中光伏行業(yè)氟化氫廢水處理效率低，成本高，無法進(jìn)行資源有效回收利用的技術(shù)問題。本發(fā)明的氟化氫廢水資源化利用系統(tǒng)裝置，包括氟硅酸反應(yīng)裝置、氫氟酸精制裝置和熱蒸汽壓縮再生裝置。通過氟硅酸反應(yīng)裝置沉降氟硅酸，離心后廢水中上清液進(jìn)入氫氟酸精制裝置進(jìn)行氫氟酸精制回收，蒸餾塔產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)熱蒸汽壓縮再生裝置回收利用，沉淀后的氟硅酸鹽通過清洗除雜再利用。通過本發(fā)明系統(tǒng)裝置同時(shí)實(shí)現(xiàn)了氟氫酸和氟硅酸的有效回收利用，降低廢水處理量和水處理劑使用量，減少能耗及水處理成本，提高工作效率�？蓮V泛應(yīng)用于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。
權(quán)利要求書
1.一種光伏行業(yè)氟化氫廢水資源化利用系統(tǒng)裝置，其特征在于，包括氟硅酸反應(yīng)裝置、氫氟酸精制裝置和熱蒸汽壓縮再生裝置；所述氟硅酸反應(yīng)裝置通過鹽沉降廢水中的氟硅酸；具體的，所述氟硅酸反應(yīng)裝置(1)底部設(shè)有第一采出口(101)，其側(cè)面依次連接設(shè)有采出泵(2)和離心機(jī)(3)，所述采出泵(2)吸入口和排出口通過管路分別與所述第一采出口(101)和離心機(jī)(3)進(jìn)口相連通，所述離心機(jī)(3)上清液出口通過管路與所述氫氟酸精制裝置相連通，其底部濾渣出口通過管路與所述氟硅酸鹽精制裝置相連通；所述氫氟酸精制裝置對(duì)廢水中的氫氟酸進(jìn)行濃縮回收；具體的，所述氫氟酸精制裝置包括換熱器(4)、精餾塔(5)、回流罐(6)、塔底物料循環(huán)泵(14)和回流泵(16)；所述換熱器(4)進(jìn)口、出口分別通過管路與所述離心機(jī)(3)上清液出口和所述精餾塔(5)下部進(jìn)料口相連通；所述精餾塔(5)塔底通過管路與所述塔底物料循環(huán)泵(14)相連通，精餾塔(5)塔頂氣相冷凝后液體通過回流罐(6)和回流泵(16)由精餾塔塔頂回流口(502)回流到精餾塔(5)中；所述熱蒸汽壓縮再生裝置用于將所述蒸餾塔(5)產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)熱蒸汽壓縮再生裝置回收利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏行業(yè)氟化氫廢水資源化利用系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述熱蒸汽壓縮再生裝置包括塔頂降膜蒸發(fā)器(7)、塔頂氣液分離器(8)、蒸汽壓縮機(jī)(9)、塔底降膜蒸發(fā)器(10)、塔底氣液分離器(11)、塔頂熱水循環(huán)泵(12)、過熱蒸汽降溫器(13)和塔底熱水輸送泵(17)；所述塔頂降膜蒸發(fā)器(7)物料進(jìn)口、物料出口和冷媒出口分別通過管路與所述精餾塔(5)塔頂出氣口、回流罐(6)進(jìn)口和塔頂氣液分離器(8)相連通；所述塔頂氣液分離器(8)底部的飽和熱水通過所述塔頂熱水循環(huán)泵(12)與塔頂降膜蒸發(fā)器冷媒進(jìn)口(702)通過管路相連通，其內(nèi)部蒸汽通過管路經(jīng)塔頂氣液分離器蒸汽出口(801)依次經(jīng)由經(jīng)蒸汽壓縮機(jī)(9)和過熱蒸汽降溫器(13)處理后，進(jìn)入所述塔底氣液分離器(11)；所述精餾塔(5)塔底液料出口通過管路經(jīng)所述塔底物料循環(huán)泵(14)與所述塔底降膜蒸發(fā)器(10)連通，所述塔底降膜蒸發(fā)器(10)物料出口通過管路與所述精餾塔(5)下部氣相入口相連通；所述塔底降膜蒸發(fā)器(10)蒸汽出口、進(jìn)口分別通過管路與所述塔底氣液分離器(11)蒸汽進(jìn)口、出口循環(huán)連通；所述塔底氣液分離器(11)內(nèi)的熱水通過管路經(jīng)熱水輸送泵(17)輸送至塔頂氣液分離器(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏行業(yè)氟化氫廢水資源化利用系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述精餾塔(5)內(nèi)、中下部還設(shè)有集液盤，其側(cè)面設(shè)有與所述集液盤相配合的精餾塔產(chǎn)品側(cè)線采出口(501)；所述精餾塔(5)塔底廢液通過塔底采出泵(15)排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏行業(yè)氟化氫廢水資源化利用系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述氟硅酸反應(yīng)裝置(1)為密閉釜式結(jié)構(gòu)、罐式結(jié)構(gòu)或槽式結(jié)構(gòu)，其頂部設(shè)有進(jìn)料口(102)和加鹽口(103)，其內(nèi)部還設(shè)有攪拌裝置(104)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光伏行業(yè)氟化氫廢水資源化利用系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述塔頂降膜蒸發(fā)器(7)和塔底降膜蒸發(fā)器(10)均為立式不透性石墨降膜蒸發(fā)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏行業(yè)氟化氫廢水資源化利用系統(tǒng)裝置，其特征在于，其還包括氟硅酸精制裝置，所述氟硅酸精制裝置用于對(duì)經(jīng)所述離心機(jī)(3)過濾沉降后的氟硅酸鹽進(jìn)行雜質(zhì)去除；具體的，所述氟硅酸精制裝置依次連接設(shè)有一級(jí)清洗器(18)、二級(jí)清洗器(19)和真空干燥器(20)，所述一級(jí)清洗器(18)進(jìn)口通過管路與所述離心機(jī)(3)的濾渣出口相連通，所述一級(jí)清洗器(18)、二級(jí)清洗器(19)和真空干燥器(20)分別通過管路依次順序連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種光伏行業(yè)氟化氫廢水資源化利用系統(tǒng)裝置，其特征在于，所述一級(jí)清洗器(18)、二級(jí)清洗器(19)為萃取離心機(jī)、密閉澄清槽或帶攪拌裝置的攪拌釜中的一種。
8.一種光伏行業(yè)氟化氫廢水資源化利用方法，其特征在于：使用權(quán)利要求1-7任何一項(xiàng)所述的一種光伏行業(yè)氟化氫廢水資源化利用系統(tǒng)裝置，具體步驟包括如下：(1)將需要處理的氟化氫廢水注入到所述氟硅酸反應(yīng)裝置(1)中；(2)在所述氟硅酸反應(yīng)裝置(1)中加入沉降劑，沉降氟化氫廢水中的氟硅酸；(3)由所述采出泵(2)提供動(dòng)力將步驟(2)所述氟硅酸反應(yīng)裝置(1)完成氟硅酸沉降后的液體氟化氫廢水泵進(jìn)入所述離心機(jī)(3)中進(jìn)行離心分離；(4)將步驟(3)分離得到的上清液按批次泵進(jìn)入所述氫氟酸精制裝置中，進(jìn)行氫氟酸精制回收；(5)將步驟(3)分離得到的底部氟硅酸沉淀物送入所述氟硅酸精制裝置中進(jìn)行清洗除雜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種光伏行業(yè)氟化氫廢水資源化利用方法，其特征在于，所述氟硅酸反應(yīng)裝置(1)中加入的沉降劑為鈉鹽或鉀鹽，沉降時(shí)間為3h-4h。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種光伏行業(yè)氟化氫廢水資源化利用方法，其特征在于，所述氫氟酸廢水的氫氟酸含量為8％-25％，氟硅酸含量為0.1％-12％；步驟(4)所述氫氟酸精制裝置中，精餾塔(5)參數(shù)配置為：氫氟酸精餾塔理論板數(shù)為18-52，產(chǎn)品側(cè)線采出位置為自下而上第5-30塊理論板，進(jìn)料位置為自下而上第2-10塊理論板；回流比為3-5∶1，操作壓力60KpaG-101KpaG。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明提供了一種裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，操作簡(jiǎn)便，實(shí)用性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)氟化氫的有效回收利用，同時(shí)副產(chǎn)優(yōu)質(zhì)氟硅酸鹽產(chǎn)品，能夠減輕光伏生產(chǎn)行業(yè)后端廢水廢渣處理壓力，安全環(huán)保的光伏行業(yè)氟化氫廢水資源化利用系統(tǒng)裝置和方法。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明提供的光伏行業(yè)氟化氫廢水資源化利用系統(tǒng)裝置，其特征在于，包括氟硅酸反應(yīng)裝置、氫氟酸精制裝置和熱蒸汽壓縮再生裝置；
氟硅酸反應(yīng)裝置通過鹽沉降廢水中的氟硅酸；具體的，氟硅酸反應(yīng)裝置底部設(shè)有第一采出口，其側(cè)面依次連接設(shè)有采出泵和離心機(jī)，采出泵吸入口和排出口通過管路分別與第一采出口和離心機(jī)進(jìn)口相連通，離心機(jī)上清液出口通過管路與氫氟酸精制裝置相連通，其底部濾渣出口通過管路與氟硅酸鹽精制裝置相連通；
氫氟酸精制裝置對(duì)廢水中的氫氟酸進(jìn)行濃縮回收；具體的，氫氟酸精制裝置包括換熱器、精餾塔、回流罐、塔底物料循環(huán)泵和回流泵；換熱器進(jìn)口、出口分別通過管路與離心機(jī)上清液出口和精餾塔下部進(jìn)料口相連通；精餾塔塔底通過管路與塔底物料循環(huán)泵相連通，精餾塔塔頂氣相冷凝后液體通過回流罐和回流泵由精餾塔塔頂回流口回流到精餾塔中；
熱蒸汽壓縮再生裝置用于將蒸餾塔產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)熱蒸汽壓縮再生裝置回收利用。
優(yōu)選的，熱蒸汽壓縮再生裝置包括塔頂降膜蒸發(fā)器、塔頂氣液分離器、蒸汽壓縮機(jī)、塔底降膜蒸發(fā)器、塔底氣液分離器、塔頂熱水循環(huán)泵、過熱蒸汽降溫器和塔底熱水輸送泵；
塔頂降膜蒸發(fā)器物料進(jìn)口、物料出口和冷媒出口分別通過管路與精餾塔塔頂出氣口、回流罐進(jìn)口和塔頂氣液分離器相連通；塔頂氣液分離器底部的飽和熱水通過塔頂熱水循環(huán)泵與塔頂降膜蒸發(fā)器冷媒進(jìn)口通過管路相連通，其內(nèi)部蒸汽通過管路經(jīng)塔頂氣液分離器蒸汽出口依次經(jīng)由經(jīng)蒸汽壓縮機(jī)和過熱蒸汽降溫器處理后，進(jìn)入塔底氣液分離器；
精餾塔塔底液料出口通過管路經(jīng)塔底物料循環(huán)泵與塔底降膜蒸發(fā)器連通，塔底降膜蒸發(fā)器物料出口通過管路與精餾塔下部氣相入口相連通；塔底降膜蒸發(fā)器蒸汽出口、進(jìn)口分別通過管路與塔底氣液分離器蒸汽進(jìn)口、出口循環(huán)連通；塔底氣液分離器內(nèi)的熱水通過管路經(jīng)熱水輸送泵輸送至塔頂氣液分離器。
優(yōu)選的，精餾塔內(nèi)、中下部還設(shè)有集液盤，其側(cè)面設(shè)有與集液盤相配合的精餾塔產(chǎn)品側(cè)線采出口；精餾塔塔底廢液通過塔底采出泵15排出。
優(yōu)選的，氟硅酸反應(yīng)裝置為密閉釜式結(jié)構(gòu)、罐式結(jié)構(gòu)或槽式結(jié)構(gòu)，其頂部設(shè)有進(jìn)料口和加鹽口，其內(nèi)部還設(shè)有攪拌裝置。
優(yōu)選的，塔頂降膜蒸發(fā)器和塔底降膜蒸發(fā)器均為立式不透性石墨降膜蒸發(fā)器。
優(yōu)選的，還包括氟硅酸精制裝置，氟硅酸精制裝置用于對(duì)經(jīng)離心機(jī)過濾沉降后的氟硅酸鹽進(jìn)行雜質(zhì)去除；具體的，氟硅酸精制裝置依次連接設(shè)有一級(jí)清洗器、二級(jí)清洗器和真空干燥器，一級(jí)清洗器進(jìn)口通過管路與離心機(jī)的濾渣出口相連通，一級(jí)清洗器、二級(jí)清洗器和真空干燥器分別通過管路依次順序連接。
優(yōu)選的，一級(jí)清洗器、二級(jí)清洗器為萃取離心機(jī)、密閉澄清槽或帶攪拌裝置的攪拌釜中的一種。
一種光伏行業(yè)氟化氫廢水資源化利用方法，使用上述的何一項(xiàng)的任一種光伏行業(yè)氟化氫廢水資源化利用系統(tǒng)裝置，具體步驟包括如下：
(1)將需要處理的氟化氫廢水注入到所述氟硅酸反應(yīng)裝置中；
(2)在氟硅酸反應(yīng)裝置中加入沉降劑，沉降氟化氫廢水中的氟硅酸；
(3)由采出泵提供動(dòng)力將步驟(2)氟硅酸反應(yīng)裝置完成氟硅酸沉降后液體氟化氫廢水泵進(jìn)入離心機(jī)中進(jìn)行離心分離；
(4)將步驟(3)分離得到的上清液按批次泵進(jìn)入氫氟酸精制裝置中，進(jìn)行氫氟酸精制回收；
(5)將步驟(3)分離得到的底部氟硅酸沉淀物送入氟硅酸精制裝置中進(jìn)行清洗除雜。
優(yōu)選的，氟硅酸反應(yīng)裝置中加入的沉降劑為鈉鹽或鉀鹽，沉降時(shí)間為3h-4h。
優(yōu)選的，氫氟酸廢水的氫氟酸含量為8％-25％，氟硅酸含量為0.1％-12％。
優(yōu)選的，步驟(4)氫氟酸精制裝置中，精餾塔參數(shù)配置為：氫氟酸精餾塔理論板數(shù)為18-52，產(chǎn)品側(cè)線采出位置為自下而上第5-30塊理論板，進(jìn)料位置為自下而上第2-10塊理論板；回流比為3-5:1，操作壓力60KpaG-101KpaG。
本發(fā)明具備以下有益效果：
(1)本發(fā)明的氟化氫廢水資源化利用系統(tǒng)裝置，通過氟硅酸反應(yīng)裝置沉降氟硅酸，離心沉淀后的氟硅酸鹽通過氟硅酸精制裝置進(jìn)行清洗除雜再利用；廢水中上清液進(jìn)入氫氟酸精制裝置進(jìn)行氫氟酸精制回收利用，進(jìn)而對(duì)氟化氫廢水中的有效成分進(jìn)行回收利用，實(shí)現(xiàn)資源化回收，提高資源利用率。同時(shí)，經(jīng)過處理后的氟化氫廢水中有害成分大大降低，進(jìn)而減少了后續(xù)氟化氫廢水的處理程序。通過本發(fā)明系統(tǒng)裝置同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)氟化氫廢水中氟氫酸和氟硅酸的有效回收利用，降低廢水處理量和水處理劑使用量，減少能耗及水處理成本，提高工作效率。
(2)本發(fā)明的氟化氫廢水資源化利用系統(tǒng)裝置，蒸餾塔產(chǎn)生的蒸汽通過熱蒸汽壓縮再生裝置，利用熱蒸汽換熱將熱能送回至氫氟酸精制裝置重復(fù)利用，大大降低了生產(chǎn)能耗，降低成本，符合綠色環(huán)保理念。
(3)本發(fā)明的光伏行業(yè)氟化氫廢水資源化利用方法，方法簡(jiǎn)單，實(shí)施方便，操作成本低，采用沉降劑沉降氟化氫廢水中的氟硅酸，使氟硅酸和氫氟酸得到有效回收利用，降低氟化氫廢水的有害成分，避免了石灰等水處理劑使用產(chǎn)生的大量污泥和廢棄物及其后續(xù)處理步驟，簡(jiǎn)化廢水處理流程的同時(shí)實(shí)現(xiàn)資源再生回收利用，有效提高氟化氫生產(chǎn)過程及廢水處理的經(jīng)濟(jì)效益。
（發(fā)明人：顏企明;劉順江;馮加亮;劉萊琛;馮文秀）
