对国外引进干法氟化铝生产线的技术创新.doc

对国外引进干法氟化铝生产线的技术创新周贞锋 刘昌文 中国的干法氟化铝是从引进技术起步的。1991年湘乡铝厂引进瑞士1.5万吨粗酸干法氟化铝技术；从这一年算起到2010年底，也走过了20年的历程。从2004年开始，甘肃白银氟化盐有限责任公司引进瑞士BUSS粗酸干法生产技术；浙江汉盛氟化学有限公司、河南多氟多股份有限公司、福建邵武华新化工有限公司、河南洛阳丰瑞氟业有限公司等引进德国CHENCO公司精酸干法氟化铝生产技术。不管是引进瑞士BUSS技术还是引进德国CHENCO技术，在引进过程中，有许多经验和教训值得我们去体会。这里特别要提出 “重复引进”的问题，尤其应该引起国人的关注。以引进德国CHENCO的干法氟化铝技术为例：浙江汉盛、河南多氟多、福建华新、河南丰瑞，四家企业先后从德国CHENCO公司引进了同样的技术，耗资巨大；对方用同一套图纸就赚了四次的钱（据说江西华星也是引进德国CHENCO技术，那就是赚第5次钱了）。但第一家引进（2004年）到最后一家引进（2010年）的时间，前后相差6年；在生产实践中，中国企业不仅搞清楚了引进技术所存在的问题，并且还作了许多重大创新，解决了那些问题；但后面引进的厂家还是外方的原有技术，还是老图纸，问题依然存在。如果后来上氟化铝项目的企业能考虑采用中国企业创新后的技术，既省钱又省事。在大家的概念里，可能一直以为德国的技术水平高于中国，引进德国的技术肯定就是先进的技术。其实这个想法并不完全正确。从整体国情来看，德国的技术水平高于中国，因为在许多传统产业（例如汽车、机床、机械设备等）、电子产品、化学医药等领域，中国的技术是落后德国的，但在某些尖端科技（如运载火箭），中国的许多技术是与德国处于同等水平甚至是超越德国的。更重要的是从个体的项目来看，西方国家卖给中国的技术，从来不可能是最先进的：对于需要不断创新的行业，它们第4代技术开发成功的时候，才会把第1代技术卖给中国人；而对于一些传统产业，由于新兴经济体国家的兴起，迫使它们在这些产业不断收缩，以至有些产品已经几十年没建新厂了，他们的技术水平实际上就停留在那个年代的水平，这样的技术就可能比不上中国技术。例如欧洲的最后一家氟化铝厂是1984年建成的，至今没有再建新的生产线。从2003年起，中国新建的电解铝项目开始采用预焙槽技术，需要干法氟化铝产品，但国内只能提供湿法氟化铝，而且供不应求；全国范围干法氟化铝只有湖南湘乡铝厂生产，年产能仅有1.5万吨，刚刚开始达产。根据当时的市场分析，中国国内对干法氟化铝的需求很快就会达到20万吨。在此情况下，中国的企业向欧洲寻求生产技术。当时，德国的技术由于采用精制氟化氢生产氟化铝，产品质量比瑞士技术要更好些，为此几家国内企业都采用了德国技术。考察中国企业引进德国技术的整个过程，以及德国技术在中国所建的生产线现状来看，德国CHENCO公司和它的氟化铝技术确实存在较大的问题。我们通过自己的能力解决了这些问题，实现了技术上的重大创新。以下我们粗略分析德国技术存在的问题以及我们技术创新的要点，抛砖引玉，以求共同探讨。1、 CHENCO不能提供正确的质能平衡图，所提供的质能计算错误百出。我们甚至怀疑，他们的许多设计数据不是计算出来，而是估计出来的。例如：热能的需求量，给汉盛的数据是错的，给多氟多的数据也是错的。国内公司在核对CHENCO提供的数据时就发现不对，但CHENCO公司坚持自己的数据，不愿进行更改；无奈之下，汉盛公司把该数据增大2倍后进行详细设计，但生产实践证明热能依然不够用，只得采取其它办法补救；多氟多是更换了供气和燃烧装置后，才把产能提上去的。没有正确的质能计算，怎么可能有正确的设计呢？2、 CHENCO公司自誉其技术比瑞士BUSS技术先进的一个重要方面，是利用流化床的反应热来烘干湿氢氧化铝，可起到节能效果；而瑞士技术是需要把氢氧化铝烘干后才进入流化床的。当汉盛公司要求CHENCO讲解节能原理时，他们不能自圆其说；甚至还把物料流向也搞错了。理论分析发现，按照CHENCO的设计并不能节能，它只是把烘干氢氧化铝所用去的热能移到流化床供热系统而已，因此生产过程CHENCO工艺需要一直向流化床供热，而BUSS只要在启动时供热就可以了；从流化床系统的输入和输出热能来分析，CHENCO技术和BUSS技术的尾气离开流化床时的温度基本上一样（390420），尾气带走的热能也就基本上是一样多的；理论计算CHENCO工艺并没有节能，生产过程也证明了这一点。说到这里，顺便也澄清一个问题：双层流化床好还是单层流化床好？因为瑞士技术是双层床，而德国技术是单层床。我们的看法是，从引进的两个技术来看，单层床要比双层床好！理由是：a)在同等生产规模的情况下，单层床的结构更小，设备投资会节省较多；b)单层床除了氟化铝出料，没有其它高温粉体输送螺旋，而双层床周围有6台高温粉体输送螺旋；c)单层床直接使用湿氢铝，不需要另设烘干装置。单层床存在的最大问题是：由于氢铝进入流化床系统时是与高温（600左右）尾气接触，与高温尾气并流而行；表面水和结晶水都在瞬间蒸发，导致氢铝颗粒热膨胀过快而爆裂，产生更多的细小粉尘进入到尾气吸收系统。我们解决这个问题的方法是：改进氢氧化铝进料系统和物料流向，改进流化床尾气出口和气体流向；使得氢铝在低温（400左右）段脱除表面水，在高温（600左右）段脱除结晶水；并且先脱除表面水再脱除结晶水，颗粒热膨胀过快而导致爆裂的现象可大大降低；同时，湿氢铝进入流化床系统是先与400左右的气流接触，脱除表面水的过程，可使离开流化床系统时的尾气温度降至180左右，从而真正实现系统节能；顺便带来一个好处是大大降低了吸收罐和吸收装置被“烧坏”的可能，吸收液所需的冷却能耗也大大降低。3、 CHENCO技术的AHF蒸发器结构复杂，工作效率低，能耗大；而且采用特材制作，造价高达200万元一台；当氟化氢中的水分含量较高（例如100ppm）时，一旦操作不当，蒸发器下段就产生严重腐蚀，使用寿命短，使用成本很高。我们重新设计了蒸发器，非常好地解决了这个问题；设备投资只有20多万元（大约是CHENCO技术的八分之一），使用寿命更长，维护更方便。4、 CHENCO技术的流化床风帽排列、风帽固定的设计很不合理。风帽排列的不合理主要表现为单个风帽直径太大以及风帽之间间距太大，使得气流在分布板上分布不均，在流化床内形成的流化态也不均衡，死角位置较多，影响了流化反应的效果。风帽固定设计不合理指的是，如果按照CHENCO的设计，在生产过程中，一些风帽会被吹走；而没有风帽的进风管，其热风在分布板上形不成反射流，使得流化床的功效大大减低。当然，这些倒不是大问题；依据现代流化反应理论，我们已经做出了更好的设计，完全解决了这些问题。在同样大小的流化床上，可使反应效率提高20%左右。5、 CHENCO技术的氟化铝冷却器采用回转设备，水喷淋冷却；这种设计是上世纪七十年代的技术，由于设备庞大，结构复杂，造价高，已经很落后了；虽然冷却效果能达到要求，但循环水量大，动力消耗大，综合能耗高。我们更改后的技术是：采用新型冷却器，不需要回转动力，设备体积小，投资省；生产过程的水循环量只有回转冷却器的12%，综合能耗只有CHENCO技术的5%左右，节能效果非常明显。6、 CHENCO技术的尾气循环吸收洗涤系统的设备结构设计存在严重缺陷：一是容易造成烧罐（汉盛和多氟多都发生过），损坏设备；这是因为CHENCO技术的尾气温度较高，吸收装置设计不合理，导致吸收罐内衬材料不能抵挡高温而烧毁。二是吸收下来的固体物料不能及时清理，极易造成系统堵塞；因为CHENCO技术根本没有考虑到如何清理这些固料。我们通过改变湿氢氧化铝的物料流向和高温尾气通道，大大降低了尾气温度，使得烧罐事故不容易发生；同时还在尾气循环吸收洗涤系统上设计了“在线固料清理”装置，把固料及时清走，避免了系统堵塞。7、 CHENCO技术对于吸收废水中氟的回收利用没有采取任何技术措施。尾气吸收液中含有一定数量的固料量（约占产量的0.51.5%，与原材料氢氧化铝细度有关）和氢氟酸水溶液（HF含量约为0.52.5%），CHENCO技术是直接排去污水处理站。以一条年产3万吨干法氟化铝生产线为例：每年的尾气吸收液排出量约为86400吨（每小时1215吨），以含氟浓度1.0%计，废水中的HF含量相当于100%氟化氢的重量约为909吨，价值至少700万元。而这些废水排入污水处理站后，要用石灰、氯化钙等原料进行中和处理，每吨废水的处理成本高达25元，每年的处理费用将达到216万元。我们的技术是先把这部分含氟废水生产为氟化盐，提取大约90%的氟资源，剩下约10%的氟送去污水处理站。这样不仅充分利用了氟资源，还大大节约了污水处理成本。与CHENCO技术相比，一条年产3万吨干法氟化铝的生产线，单此一项，每年可多出约800万元的经济效益。8、 CHENCO公司不提供含氟污水处理技术，需要业主方自行解决。据说汉盛公司当时要求CHENCO提供污水处理技术，CHENCO公司提出的指标是污水外排时的含氟量为20ppm；考虑到国内的排放指标是10ppm，汉盛公司自行解决了此问题。9、 CHENCO公司不提供DCS控制技术。2004年浙江汉盛从德国引进氟化铝技术时，提出生产线控制要采用DCS；德国专家居然不知道DCS是什么样的，汉盛带他们到某集团公司生产线参观了DCS控制后，他们明确表示“这个我们做不了。”他能提供的是“通过按钮或控制键操作的”。最后也是汉盛自己解决了DCS技术。从德国引进技术存在这么多问题，很重要的原因可能与CHENCO公司缺乏工程技术人员有很大的关系；CHENCO公司只有4名技术工作人员，其中：负责全面技术管理1人，负责化工工艺1人，负责绘图1人，负责技术商务1人；当接到技术转让项目后，CHENCO公司会临时聘请23人，协助一起工作。由于人员配备不全面，很多技术图纸和资料的提供不全面，需要业主方有很好的技术团队去完成CHENCO公司未能完成的工作。特别是装置建成后的员工培训和现场试车，基本上需要业主方自行完成。实际上，白银氟化盐厂引进的瑞士技术也不太成功，存在的问题也很多，白银的技术人员花费了很大的精力，依然不能解决根本问题。因此，我们认为，对于从国外引进的技术，必须进行全面的消化吸收，然后结合我国的国情进行再创新，在如何节省投资、节能降耗、提高效率、废水综合利用等方面进行技术突破，才能成为实用、先进的技术。就干法氟化铝而言，不管是德国技术还是瑞士技术，如果只是使用引进的原技术，必然是死路一条。以CHENCO