1、氫氟酸廠工藝描述Ahf: 25，000噸/年90噸/天高頻/F22控制室2010-1-11 . 2 . 1-高頻設(shè)備的工藝描述1.2.1.1化學(xué)過程氫氟酸是由硫酸和氟化鈣反應(yīng)制得的：氟化鈣硫酸=硫酸鈣2HF-Q1卡(實心)(液體)(實心)(氣體)Q1 382千卡/千克(300攝氏度)許多研究人員研究了這種反應(yīng)的機(jī)理，其中一種可能產(chǎn)生以下中間組分：-步驟1:硫酸與螢石雜質(zhì)(碳酸鹽等)反應(yīng)。)第二步：硫酸與部分螢石按照以下反應(yīng)式反應(yīng)：氟化鈣硫酸=硫酸鈣2HF硫酸鈣硫酸=硫酸鈣酸性硫酸鈣(如上所述)實際上是一種復(fù)雜的產(chǎn)品混合物。首先，該反應(yīng)可以在低溫下快速進(jìn)行，總轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到50%。-步驟3:酸性

2、硫酸鈣在高溫(150 1700)下分解，釋放的硫酸與未轉(zhuǎn)化的氟化鈣反應(yīng)。硫酸鈣=硫酸鈣硫酸復(fù)雜反應(yīng)的簡化描述表明，有幾個階段，每個階段有不同的速度和動力學(xué)，每個混合物有不同的流變性質(zhì)。對應(yīng)于第一步和第二步中的反應(yīng)的混合物的狀態(tài)是液體、漿狀物質(zhì)、粘性物質(zhì)、糊狀物質(zhì)，然后是濕粉末。腐蝕和侵蝕發(fā)生在這個過程中，這限制了反應(yīng)器壁上的熱傳遞。在第三步，有一個再液化階段(酸硫酸鹽的分解)，這也是一個粘性糊狀和腐蝕性。類似沙子的自由流動的產(chǎn)物通常在反應(yīng)結(jié)束時產(chǎn)生?；剞D(zhuǎn)窯產(chǎn)生的氣體包括所有生成的氫氟酸和少量的水和硫酸(或氟磺酸)。水主要來自：-98.5%硫酸送至回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)窯中的副反應(yīng)如下：螢石中二氧化硅不可避

3、免的存在引起的反應(yīng)，即：4HF二氧化硅=SiF42H2O(氣體)(實心)(氣體)(氣體)螢石中鐵和鋁氧化物的存在引起的反應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)的硫酸鹽和水：Fe2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O(實心)(液體)(實心)(氣體)Al2O33H2SO4=Al2(SO4)33H2O(實心)(液體)(實心)(氣體)此外，SO2存在于反應(yīng)器出口的氣體中，其由以下反應(yīng)產(chǎn)生：MeS硫酸=中間層4H2S(金屬硫化物)硫酸H2S=SSO22H2O鐵(窯殼)2H2SO4=硫酸亞鐵SO22H2O注：上述反應(yīng)產(chǎn)生的單質(zhì)硫?qū)⒃跉怏w處理和精餾過程中進(jìn)一步沉淀。硫酸還會與螢石浮選帶來的有機(jī)殘渣纖維發(fā)生反應(yīng)，還會產(chǎn)生SO2、

4、CO2、和碳墨。xc2h 5 oh h2so 4xc2h 4 h2so 4 . xH2O(x=1，2，6，8)xc12 h22o 11 h2so 412xC 11 h2so 4 . xh2oC H2SO42SO2 2H2O CO2二氧化碳也可能來自螢石中的微量碳酸鈣：碳酸鈣硫酸=硫酸鈣H2O二氧化碳(實心)(液體)(實心)(氣體)(氣體)因此，除氫氟酸外，反應(yīng)器出口的氣體還含有SiF4、水、SO2、H2S、CO2、硫、粉塵、硫酸霧和填料環(huán)泄漏帶來的一些微量空氣，特別是加入螢石時。1.2.1.2的一般流程描述(參考隨附的工藝框圖)將硫酸、發(fā)煙硫酸和高CaF2含量的天然粉狀礦物“螢石”的混合物加入

5、兩個封閉的外部加熱的回轉(zhuǎn)窯中。反應(yīng)產(chǎn)生的氣體混合物(主要是氟化氫)在氣體處理和精餾過程中被收集和凈化。在獲得無水氟化氫的同時，雜質(zhì)如SiF4以稀溶液的形式被回收。硫酸鈣以粉末形式從回轉(zhuǎn)窯中排出，其中含有少量硫酸和氟化氫，用氫氧化鈣中和。因為這個過程中的大多數(shù)產(chǎn)品都是有害的，所以工廠的設(shè)計和設(shè)備的選擇必須非常小心。該設(shè)備包括以下程序：-1100號工藝中原材料的儲存-700工序螢石干燥-在100號工藝中生成粗氟化氫粗煤氣凈化和原料酸制備粗氟化氫回收廢氣處理硫酸鈣處理硫酸鈣儲存和運輸站-200號工藝中的粗氟化氫儲存高頻整流-2000號工藝無水氟化氫儲存和運輸1.2.1.3 1100號工藝：原料儲存硫

6、酸儲存海運的98%硫酸儲存在普通碳鋼制成的儲罐(R1151A/B)中，該產(chǎn)品的常規(guī)排放系統(tǒng)(S1151A/B)設(shè)置在儲罐中。泵(P1151)將酸輸送至100號工藝(添加至氟化氫回收塔D151)或氫氯氟烴22裝置，用于回收氟化氫并將其循環(huán)至氟化氫/硫酸儲罐(R151)。注意：因為酸的濃度為98%，所以有必要注意冬季結(jié)冰的可能性。發(fā)煙硫酸船上20%的發(fā)煙硫酸儲存在由普通碳鋼制成的儲罐(R1121)中，該儲罐也與S1151A相連。泵(P1121)將酸輸送至100-1-2號工藝，與氟化氫氣體處理工藝產(chǎn)生的氟化氫/硫酸混合，然后加入回轉(zhuǎn)窯。螢石K720的干燥產(chǎn)品儲存在立式料倉R100-1-2中，該料倉配

7、有袋式過濾器(S100-1-2)。稱重裝置(Z100-1-2)可以控制加入反應(yīng)系統(tǒng)的螢石。螺旋輸送機(jī)(T100-1-2/T101-1-2)將螢石粉送至回轉(zhuǎn)窯裝料系統(tǒng)。1.2.1.4 700工藝螢石干燥成套K720下面描述的是采用直流加熱系統(tǒng)的干燥回轉(zhuǎn)窯。濕螢石(10%濕度)由安裝在干燥器進(jìn)料側(cè)的燃燒器產(chǎn)生的熱氣干燥。干燥后的產(chǎn)品從回轉(zhuǎn)窯的出料端排出，一部分從除塵器的底部回收。濕空氣在除塵后排入大氣。干螢石的濕度一般低于0.1%。K720干燥后的回收產(chǎn)品通過氣動輸送機(jī)(T730)輸送至回轉(zhuǎn)窯料倉(R100)。1 . 2 . 1 . 5-粗氟化氫中的第100節(jié)該部分由兩個相同的單元組成，包括回轉(zhuǎn)窯

8、、硫酸鈣處理和中間產(chǎn)品儲存、含硫酸原料氣的洗滌和除霧。兩個單元都連接到一個共同的冷凝部分。以下描述針對單元100-1。粗氟化氫的制備臥式回轉(zhuǎn)窯(K100-1)的進(jìn)料為螢石和硫酸的混合物，回轉(zhuǎn)窯外的夾套內(nèi)有熱氣進(jìn)行循環(huán)加熱。回轉(zhuǎn)窯由傳動裝置驅(qū)動，回轉(zhuǎn)窯上的兩個輪胎支撐在四個輪子上?；剞D(zhuǎn)窯的進(jìn)料端設(shè)有進(jìn)料裝置，該進(jìn)料裝置可以：-添加原材料-讓粗氟化氫氣體進(jìn)入粗氣體凈化和原料酸制備部分。該裝置(N101-1)稱為“進(jìn)料密封”，由機(jī)械密封(摩擦面式)組成，安裝在與硫酸管道、螢石螺旋輸送機(jī)和粗窯氣出口管連接的支架上?；剞D(zhuǎn)窯的出料端安裝有能排出粉狀硫酸鈣的裝置。該裝置(N102-1)稱為“卸料密封”，由機(jī)

9、械密封(摩擦面型)組成，安裝在與卸料螺旋輸送機(jī)連接的支架上?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)安裝有擋板，以保持固體物料的床層不變?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)安裝有內(nèi)螺旋返料系統(tǒng)，用于將尾硫酸鈣返至前端并與反應(yīng)物料混合，以增加床層的流動性，減少酸對回轉(zhuǎn)窯筒體的腐蝕。該裝置有一對鐵鍬，將硫酸鈣固體鏟起，隨回轉(zhuǎn)窯旋轉(zhuǎn)后落入內(nèi)螺旋?；剞D(zhuǎn)窯尾部的蓋板上設(shè)有四塊對稱的造紙板，出料螺旋輸送管上設(shè)有一個槽，該槽伸入四塊造紙板中接收硫酸鈣固體，最終排出回轉(zhuǎn)窯?；剞D(zhuǎn)窯由熱氣體加熱，熱氣體由風(fēng)機(jī)(C100-1)輸送，在燃燒混合室(F101-1)與天然氣燃燒器產(chǎn)生的高溫氣體混合，形成熱循環(huán)煙氣。應(yīng)控制其溫度，以便通過回轉(zhuǎn)窯表面進(jìn)行最佳傳熱。注：回轉(zhuǎn)窯夾套內(nèi)循

10、環(huán)氣體的壓力必須保持一點正壓，以免冷空氣進(jìn)入，否則會影響正常運行。夾套在回轉(zhuǎn)窯的兩端設(shè)有密封件，以減少氣體損失。回風(fēng)連接管上設(shè)有煙囪，以排除多余空氣煙氣被排出。粗煤氣的凈化和原料酸的制備來自回轉(zhuǎn)窯的原料氣被送到填料洗滌塔(D130)。注：氣體連接管的設(shè)計必須防止固體和液體的沉積，水平管必須盡可能短。在洗滌塔中，大部分重組分如硫酸、水、氟磺酸和灰塵被吸收到循環(huán)硫酸溶液中。泵(P130-1)將硫酸溶液從儲罐(R130-1)循環(huán)至洗滌塔，泵入口處的熱交換器(E130-1)去除洗滌操作中產(chǎn)生的吸收熱。在洗滌塔正常生產(chǎn)洗滌酸的過程中，一部分污酸將繼續(xù)與D151的酸和煙酸混合，然后加入到回轉(zhuǎn)窯中，并繼續(xù)補(bǔ)

11、充干凈的硫酸。以免弄臟或稀釋洗滌酸。注：設(shè)備之間的相對布置對減少管道堵塞和溢流非常重要。混酸裝置出口端與回轉(zhuǎn)窯進(jìn)料頭之間的距離應(yīng)盡可能短。應(yīng)控制硫酸和發(fā)煙硫酸的流速，以便：-回轉(zhuǎn)窯入口處的混合酸保持恒定的流速和成分-回轉(zhuǎn)窯中的螢石/硫酸反應(yīng)具有良好的產(chǎn)率-盡量減少從回轉(zhuǎn)窯排出的硫酸鈣中未反應(yīng)的硫酸含量。在洗滌塔出口，粗氫氟酸氣體被引入氟化氫粗蒸餾塔(D140)。來自E141和E142A的粗氫氟酸冷凝液全部回流至D140，以洗滌原料氣中剩余的重質(zhì)組分、灰塵和其他雜質(zhì)，防止雜質(zhì)進(jìn)入冷凝器形成堵塞。清洗后的殘余液體將被排放回R130系統(tǒng)。E141和E142A用5度冷水冷凝。粗氟化氫的液化來自凈化段(

12、D140)的工藝氣體在兩個立式冷凝器中用5度冷水(E142B)和-12度低溫冷卻液(乙二醇)(E143)冷凝。冷凝的液體被收集在集管中并儲存在在R200范圍內(nèi)?？諝忉尫盘幚黼x開冷凝器的氣體仍然含有一些未冷凝的氟化氫、二氧化硫、四氧化硅和惰性氣體物質(zhì)。第一步是用含氟化氫的硫酸洗滌，以回收大部分氟化氫。氣體由塔D151處理。在D151底部，氟化氫/硫酸溶液由D151的P151循環(huán)泵送至回轉(zhuǎn)窯裝料裝置(M130)。在D151的出口處，氣體被送到氟硅酸洗滌塔(D152)，在那里SiF4和一些氟化氫被吸收產(chǎn)生H2SiF6水溶液。洗滌液被循環(huán)使用，直到它含有超過38%的氟硅酸(R152)達(dá)到商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。如果

13、存貨太多，停車。最后，用一套注水器(N153A/B)進(jìn)行清洗，這也能保證回轉(zhuǎn)窯的壓力控制。在噴射器出口處，氣體被凈化并且可以被排放到排氣處理系統(tǒng)(S5801，D5800)。硫酸鈣的處理和儲存正如所指出的，每個回轉(zhuǎn)窯都有自己的硫酸鈣處理系統(tǒng)。以下描述針對單元100-1。通過螺旋輸送機(jī)T102-1從K100-1排出的硫酸鈣含有少量未反應(yīng)的硫酸和少量氟化氫。石灰被用來中和硫酸。石灰儲存在配有過濾器(S160-1)和提取裝置(N160-1)的筒倉R160-1中。兩條螺旋輸送機(jī)T160/161-1-2將石灰輸送至T102-1。石灰的量通過(N160-1)進(jìn)行調(diào)整，以確保在中和殘余酸后石灰稍微過量。T10

14、2-1的中和產(chǎn)物最終通過T103和T104輸送至T171或C170，硫酸鈣將被轉(zhuǎn)移至R171或R170倉庫儲存。1.2.1.6第200節(jié)-無水氟化氫儲存在R200中的粗氟化氫通過泵(P200)泵入精餾段。蒸餾部分由兩個蒸餾塔及其輔助設(shè)備組成。第一精餾塔去除高沸點組分；第二蒸餾塔除去低沸點組分。高沸點組分蒸餾塔粗氟化氫被送到裝有再沸器E210和冷凝器E211的填料塔(D210)。精餾塔在負(fù)壓下運行。重質(zhì)雜質(zhì)在塔底以78%氟化氫溶液的形式除去(當(dāng)塔底溫度控制在50時，氟化氫的百分比濃度)，塔底溫度由加入再沸器的蒸汽控制。在垂直管熱交換器E211中冷凝的液體氟化氫的一部分流回到D210的頂部，其余部

15、分被送到蒸餾塔D220中用于低沸點組分。回流比現(xiàn)在是7: 14。(在2009年10月12日的檢修期間，所有的回流管都開槽以控制回流比。)低沸點組分精餾塔來自第一精餾塔頂部冷凝器的物料進(jìn)入第二精餾單元D精餾塔在負(fù)壓下運行。低沸點組分在塔頂(即塔頂冷凝器的氣體出口)被去除，純氟化氫在D220塔底被抽出(溢出)，然后被送至儲罐(送至R2201A/B)。再沸的量由注入熱交換器E220的蒸汽量來保證，以保證低沸點組分被除去，D220頂部的溫度被調(diào)節(jié)以控制從E221排出的空氣中氟化氫的含量。1 . 2 . 1 . 7-高頻存儲中的第2000節(jié)儲存在R2201A/B中的無水氟化氫應(yīng)通過液體回路(P2201A/B、E2201A/B)進(jìn)行冷卻，以保持約1巴(絕對壓力)的壓力。此外，為了控制壓力，當(dāng)壓力過低時引入氮氣，當(dāng)壓力過高時釋放氣體。釋放出的氣體(以及來自加氣站的氣體)被送到回轉(zhuǎn)窯的氣體處理部分(當(dāng)其投入使用時)或在塔D2220中用水沖洗(該塔必須在2009年11月氟化氫被沖洗時用于緊急情況)。廢液被送到中和罐R5830/R5840。緩沖罐R2220用于防止氟化氫液體流入洗滌塔D2220。泵P2201-A/B用于將產(chǎn)品輸送至氟氯烴22工廠和加油站緊急情況下(儲罐