一种氯化尾气梯级吸收处理的系统及方法与流程

本发明涉及化工、冶金领域，特别涉及一种氯化尾气梯级吸收处理的系统及方法。

背景技术：

1、四氯化钛是钛及其化合物生产过程中的中间产物，是钛工业发展的重要原料。利用四氯化钛可生产高端钛白粉、海绵钛，进而生产钛及钛合金。随着近年来钛产业的迅猛发展，对钛原料的需求日益扩大。目前，工业上生产四氯化钛一般采用沸腾氯化和熔盐氯化。但是，无论哪种方法，四氯化钛被收集后，尾气中仍含有少量氯化物诸如sicl4、ticl4、氯化氢和少量未反应的氯气。因此，需要对其进行处理达标后才能排放。

2、目前，四氯化钛尾气的处理方法主要采用喷淋法依次对尾气先用多级水洗吸收氯化氢副产盐酸，然后再用碱液对氯气淋洗吸收达标后排空。由于尾气中的ticl4和sicl4易水解，形成胶状沉淀物偏钛酸和偏硅酸，导致水洗、碱洗塔及换热器管路堵塞，造成系统压力过高，影响氯化尾气淋洗效果，甚至对整个氯化系统的正常运行造成影响。现有多种方案对尾气处理过程及设备进行了优化。cn110813064a公开了一种沸腾氯化生产四氯化钛中综合处理含氯尾气的方法，该方法采用七级淋洗，其中三级酸洗，二级氯化亚铁淋洗，一级清水淋洗，一级碱石灰淋洗，一级酸洗浓度达到30％后排放，并与铁屑反应生成氯化亚铁用于氯化亚铁淋洗工序。然而，该方法主要通过增设淋洗级数提高淋洗效率，针对氯化物水解堵塞问题未提供相应方案，此外，该方法的系统中并未设置冷却循环洗涤液的换热器。通常而言，四氯化钛和四氯化硅水解会放出大量的热，进一步地，酸碱中和也会放出热量，从而使浆料和尾气温度升高，从而气体酸雾含量增加，影响淋洗效果。cn105883917b公开了一种利用氯化法钛白粉废气制备tio2及hcl溶液的方法，该方法将氯化尾气通入酸洗塔，通过喷淋浓度为18～22％的稀盐酸将废气中的ticl4吸收，生成的钛水解物tiocl2采用两级膜过滤，收集的钛水解物和盐酸分别作为副产品。然而，该方法针对氯化物水解堵塞问题未提供相应方案，盐酸洗涤吸收受气液平衡影响，气体残留氯化氢浓度过高，增加后续碱洗负荷；而所采用的膜过滤形式，极易导致膜堵塞而频繁清洗，分离效率较低。cn113274865a公开了一种四氯化钛尾气的处理系统和方法，该系统包含三级水洗处理单元和两级碱洗处理单元，各级均包含循环槽、循环泵、洗涤塔，其中一级和二级水洗工序还包含换热器，一级水洗系统洗液中固含达到1.2kg/l时排放至废渣单元。同样地，针对氯化物水解堵塞问题未提供相应方案，由于一级淋洗浆料里氯化物水解，极易导致换热器堵塞；此外，该系统水洗工序和碱洗工序之间、碱洗之后缺乏气液分离器，会导致水洗后的尾气中含有部分酸液进入碱洗系统，增加了碱耗。cn115990404a公开了一种新型四氯化钛尾气回收系统及回收方法，该方法包含了四级处理单元和一级过滤单元，其中一级淋洗塔采用酸洗，二级淋洗塔采用酸或水洗，三级淋洗塔采用水洗，四级淋洗塔采用碳酸氢钠溶液作为淋洗液，一级和二级淋洗设置换热器，当一级循环槽中固含达到1.4g/ml时送过滤处理。然而，该方法也会存在类似cn113274865a的问题。

3、综上可见，现有技术依然存在以下问题：在氯化尾气水洗过程中，尾气中氯化物水解物沉积堵塞现象缺乏有效的解决方案，同时缺乏高效水洗和副产盐酸的方案；碱洗过程同样因为残留氯化物水解和局部放热导致盐分析出沉积堵塞，影响淋洗效率。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种氯化尾气梯级吸收处理的系统及方法，该方法采用文丘里洗涤器，强化气液混合，从而实现氯化物吸收去除后再进行水洗；在碱洗过程，通过采用旋流洗涤塔，强化尾气与碱洗液混合反应，避免局部放热引起的沉积堵塞，从而高效碱洗除氯，实现氯化尾气的高效梯级吸收环保处理。

2、本发明的技术方案是：

3、一种氯化尾气梯级吸收处理系统，其特征在于，包括文丘里洗涤器，所述文丘里洗涤器的进气口与氯化尾气管道相连通，文丘里洗涤器的出料口与浆料罐的进料口相连通，文丘里洗涤器的出气口与一级水洗塔的进气口相连通；所述浆料罐的第一出料口与文丘里洗涤器的进液口通过管道相连通，在浆料罐的第一出料口与文丘里洗涤器的进液口之间的管道上设置有浆料循环泵，浆料罐的第二出料口与浓浆输送管道相连通，并在靠近料浆罐第二出料口的浓浆输送管道上设置有浆料输送泵；所述一级水洗塔的出料口与一级储液罐的进料口相连通，一级水洗塔的出气口与二级水洗填料塔的进气口相连通，所述一级储液罐的第一出液与副产盐酸输送管道相连通，并在靠近一级储液罐的第一出液的副产盐酸输送管道上设置有盐酸输送泵；一级储液罐的第二出液口与一级水洗塔喷淋液的进液口通过管道相连通，在一级储液罐的第二出液口与一级水洗塔喷淋液的进液口之间的管道上设置有一级酸液循环泵、一级换热器，一级储液罐的第三出液口与浆料罐的进液口相连通；所述二级水洗填料塔的出气口与气液分离器的进气口相连通，所述二级水洗填料塔的出液口与二级储液罐的进液口相连通，所述二级储液罐的进水口连接有工艺水管道，二级储液罐的第一出液口与水洗填料塔的进液口通过管道相连通，在二级储液罐的第一出液口与水洗填料塔的喷淋液进液口之间的管道上设置有二级酸液循环泵、二级换热器，二级储液罐的第二出液口与一级储液罐的进液口相连通；所述气液分离器的出气口与一级旋流碱洗塔的进气口相连通；

4、所述一级旋流碱洗塔的出液口与一级废碱液储罐的进液口相连通，一级旋流碱洗塔的出气口与二级碱洗填料塔的进气口相连通；所述一级废碱液储罐的第一出液口与一级旋流碱洗塔的喷淋液进口通过管道相连通，在一级废碱液储罐的第一出液口与一级旋流碱洗塔的喷淋液进口的管道上设置有一级碱液循环泵，一级废碱液储罐的第二出液口与废碱液输送管道相连通，在靠近一级废碱液储罐的第二出液口的废碱液输送管道上设置有二级废碱液泵；所述二级碱洗填料塔的出液口与二级废碱液储罐的进液口相连通，二级碱洗填料塔的出气口与碱洗气液分离器的进气口相连通，碱洗气液分离器的出气口与引风机相连通，所述二级废碱液储罐的进液口与碱液管道相连通，二级废碱液储罐的第一出液口与一级废碱液储罐进液口相连通；二级废碱液储罐的第二出液口与二级碱洗填料塔的喷淋液进口通过管道相连通，在二级废碱液储罐的第二出液口与二级碱洗填料塔的喷淋液进口之间的管道设置有二级碱液循环泵、循环碱液换热器。

5、进一步的，所述气液分离器的出液口与二级储液罐的进液口相连通。

6、进一步的，所述碱洗气液分离器的出液口与二级废碱液储罐的进液口相连通。

7、上述的系统用于富钛料高效沸腾氯化的方法，包括以下步骤：

8、将氯化尾气送入文丘里洗涤器，喷入浆料罐内的淋洗浆料，洗涤尾气中的四氯化钛、四氯化硅氯化物，洗涤下来浆料返回浆料罐，浆料罐的部分浆料通过浆料输送泵送处理；

9、经过文丘里洗涤器洗涤后的氯化尾气送入一级水洗塔，在一级水洗塔顶部喷入一级储液罐内经过一级换热器冷却后的循环淋洗液，进一步将尾气中的氯化氢洗涤下来，洗涤液返回一级储液罐，一级储液罐中的洗液一部分送入所述浆料罐，一部分通过盐酸输送泵送盐酸产品罐；

10、经过一级水洗塔洗涤后的尾气送入二级水洗填料塔，向二级储液罐内连续注入工艺水，在二级水洗填料塔顶部喷入二级储液罐内经过二级换热器冷却后的循环淋洗液，进一步将尾气中的氯化物洗涤下来，洗涤液返回二级储液罐，二级储液罐中的洗液一部分送入所述一级储液罐，一部分则通过二级酸液循环泵送入二级换热器，经过二级换热器冷却后再送入二级水洗填料塔，洗涤后的尾气送入气液分离器，使尾气中的液体和气体分离，分离出来的液体送至所述二级储液罐，气体则送入一级旋流碱洗塔；

11、在一级旋流碱洗塔顶部喷入一级废碱液储罐内通过一级碱液循环泵送来的循环淋洗液，将尾气中的酸性气体洗涤下来，洗涤液返回一级废碱液储罐，一级废碱液储罐中的洗液一部分通过一级碱液循环泵送入一级旋流碱洗塔，一部分则通过废碱液泵送处理；

12、经过一级旋流碱洗塔洗涤后的尾气送入二级碱洗填料塔，向二级废碱液储罐连续注入碱液，在二级碱洗填料塔顶部喷入经过二级废碱液储罐内经循环碱液换热器冷却后的循环淋洗液，进一步将尾气中的酸性气体洗涤下来，洗涤液返回二级废碱液储罐，二级废碱液储罐中的洗液一部分送入一级废碱液储罐，一部分则通过二级碱液循环泵送入循环碱液换热器，洗涤后的尾气送入碱洗气液分离器，使尾气中的液体和气体分离，分离出来的液体送至二级废碱液储罐，气体则送入引风机排空。

13、优选地，所述氯化尾气中的气态四氯化钛和四氯化硅合计体积分数为0.1％～2.0％，氯化氢和氯气合计体积分数为2％～15％，温度为-15～40℃；

14、优选地，所述文丘里洗涤器喉管气速为50～150m/s，液气比为5～20kg/m3，淋洗液温度为10～40℃；

15、优选地，所述一级水洗塔的空塔气速为1.0～3.0m/s，液气比为5～20kg/m3，气体停留时间为2～6s；所述一级储液罐中的洗液送入浆料罐和送盐酸产品罐的质量比为0.15～0.3；

16、优选地，所述二级水洗填料塔的填料高度为1～4m，空塔气速为0.3～1.5m/s，液气比为3～10kg/m3，气体停留时间为1～5s；所述二级水洗二级储液罐加入工艺水量为氯化尾气总氯质量的200％～280％；

17、优选地，所述一级旋流碱洗塔采用旋流洗涤塔，尾气从洗涤塔下部进入，沿塔壁旋转而上，进气口沿圆周布置2-8个；空塔气速1.5～3.0m/s，液气比为5～20kg/m3，淋洗液温度为20～50℃；

18、优选地，所述二级碱洗填料塔的填料高度为1～4m，空塔气速为0.3～1.5m/s，液气比为3～10kg/m3，气体停留时间为1～5s；所述向二级废碱液储罐补充的碱量为水洗尾气理论耗碱质量的105％～120％，碱液为质量浓度5％～20％的氢氧化钠溶液。

19、相比现有技术，本发明具有以下突出的优点：

20、(1)有效解决了频繁堵塞的问题。采用文丘里洗涤器使氯化尾气和淋洗液强力混合，提高淋洗效率，使大部分氯化物(ticl4和sicl4)发生水解，避免进入后续水洗和碱洗系统；在碱洗工序，一级碱洗采用旋流洗涤塔，可有效地将尾气中的残留的酸性气体吸收，且不存在堵塞洗涤塔的问题。

21、(2)显著提高了尾气处理的效率。本发明在水系工序采用文丘里洗涤器，依靠气体和液体之间高速混合，强化尾气中氯化物和淋洗介质的接触，从而加快尾气中氯化物的水解。进一步地，在碱洗工序中以及碱洗塔采用旋流塔的形式，尾气从底部切向进入，和喷淋液形成逆流，充分强化了尾气在洗涤塔中的停留时间，且依靠旋切作用力，可与喷淋洗涤的循环碱液充分混合，从而使污染物在旋流塔中被洗涤下来。

技术特征：

1.一种氯化尾气梯级吸收处理系统，其特征在于，包括文丘里洗涤器，所述文丘里洗涤器的进气口与氯化尾气管道相连通，文丘里洗涤器的出料口与浆料罐的进料口相连通，文丘里洗涤器的出气口与一级水洗塔的进气口相连通；所述浆料罐的第一出料口与文丘里洗涤器的进液口通过管道相连通，在浆料罐的第一出料口与文丘里洗涤器的进液口之间的管道上设置有浆料循环泵，浆料罐的第二出料口与浓浆输送管道相连通，并在靠近料浆罐第二出料口的浓浆输送管道上设置有浆料输送泵；所述一级水洗塔的出料口与一级储液罐的进料口相连通，一级水洗塔的出气口与二级水洗填料塔的进气口相连通，所述一级储液罐的第一出液与副产盐酸输送管道相连通，并在靠近一级储液罐的第一出液的副产盐酸输送管道上设置有盐酸输送泵；一级储液罐的第二出液口与一级水洗塔喷淋液的进液口通过管道相连通，在一级储液罐的第二出液口与一级水洗塔喷淋液的进液口之间的管道上设置有一级酸液循环泵、一级换热器，一级储液罐的第三出液口与浆料罐的进液口相连通；所述二级水洗填料塔的出气口与气液分离器的进气口相连通，所述二级水洗填料塔的出液口与二级储液罐的进液口相连通，所述二级储液罐的进水口连接有工艺水管道，二级储液罐的第一出液口与水洗填料塔的进液口通过管道相连通，在二级储液罐的第一出液口与水洗填料塔的喷淋液进液口之间的管道上设置有二级酸液循环泵、二级换热器，二级储液罐的第二出液口与一级储液罐的进液口相连通；所述气液分离器的出气口与一级旋流碱洗塔的进气口相连通；

2.根据权利要求1所述的氯化尾气梯级吸收处理系统，其特征在于，所述气液分离器的出液口与二级储液罐的进液口相连通。

3.根据权利要求1所述的氯化尾气梯级吸收处理系统，其特征在于，所述碱洗气液分离器的出液口与二级废碱液储罐的进液口相连通。

4.一种如权利要求1所述的系统用于氯化尾气梯级吸收处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的氯化尾气梯级吸收处理的方法，其特征在于，所述氯化尾气中的气态四氯化钛和四氯化硅合计体积分数为0.1%~2.0%，氯化氢和氯气合计体积分数为2%~15%，温度为-15~40℃。

6.根据权利要求4所述的氯化尾气梯级吸收处理的方法，其特征在于，所述文丘里洗涤器喉管气速为50~150m/s，液气比为5~20kg/m3，淋洗液温度为10~40℃。

7.根据权利要求4所述的氯化尾气梯级吸收处理的方法，其特征在于，所述一级水洗塔的空塔气速为1.0~3.0m/s，液气比为5~20kg/m3，气体停留时间为2~6s；所述一级储液罐中的洗液送入浆料罐和送盐酸产品罐的质量比为0.15~0.3。

8.根据权利要求4所述的氯化尾气梯级吸收处理的方法，其特征在于，所述二级水洗填料塔的填料高度为1~4m，空塔气速为0.3~1.5m/s，液气比为3~10kg/m3，气体停留时间为1~5s；所述二级水洗二级储液罐加入工艺水量为氯化尾气总氯质量的200%~280%。

9.根据权利要求4所述的氯化尾气梯级吸收处理的方法，其特征在于，所述一级旋流碱洗塔采用旋流形式的洗涤塔，尾气从洗涤塔下部进入，沿塔壁旋转而上，进气口沿圆周布置2-8个；空塔气速1.5～3.0m/s，液气比为5~20kg/m3，淋洗液温度为20~50℃。

10.根据权利要求4所述的氯化尾气梯级吸收处理的方法，其特征在于，所述二级碱洗填料塔的填料高度为1~4m，空塔气速为0.3~1.5m/s，液气比为3~10kg/m3，气体停留时间为1~5s；所述向二级废碱液储罐补充的碱量为水洗氯化尾气理论耗碱质量的105%~120%，碱液为质量浓度5%~20%的氢氧化钠。

技术总结
一种氯化尾气梯级吸收处理的系统及方法，该系统包括有文丘里洗涤器、水洗塔、碱洗塔、换热器、储液罐、循环泵、输送泵、气液分离器和引风机。吸收处理方法是：将氯化尾气依次送入文丘里洗涤器、一级水洗塔、二级水洗塔除去尾气中的氯化物和回收氯化氢，然后再送入碱洗塔除去尾气中的氯气有害气体，从而使尾气达到排放标准进行排放。通过采用文丘里洗涤器，强化气液混合，从而实现氯化物水洗除去；通过采用旋流洗涤塔，强化尾气与碱洗液混合反应，从而实现高效碱洗除氯。本发明可解决现有工艺中淋洗填料塔频繁堵塞的问题，并具有高效处理尾气的优点。

技术研发人员：葛宇,隋琛,朱庆山,闫征彬,潘锋,王立业,范川林,才睿,马素刚,张亮,李洪钟,陈萍
受保护的技术使用者：中信钛业股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23