HF和F22装置工艺说明

1、氢氟酸厂工艺描述Ahf: 25，000吨/年90吨/天高频/F22控制室2010-1-11 . 2 . 1-高频设备的工艺描述1.2.1.1化学过程氢氟酸是由硫酸和氟化钙反应制得的：氟化钙硫酸=硫酸钙2HF-Q1卡(实心)(液体)(实心)(气体)Q1 382千卡/千克(300摄氏度)许多研究人员研究了这种反应的机理，其中一种可能产生以下中间组分：-步骤1:硫酸与萤石杂质(碳酸盐等)反应。)第二步：硫酸与部分萤石按照以下反应式反应：氟化钙硫酸=硫酸钙2HF硫酸钙硫酸=硫酸钙酸性硫酸钙(如上所述)实际上是一种复杂的产品混合物。首先，该反应可以在低温下快速进行，总转化率可以达到50%。-步骤3:酸性

2、硫酸钙在高温(150 1700)下分解，释放的硫酸与未转化的氟化钙反应。硫酸钙=硫酸钙硫酸复杂反应的简化描述表明，有几个阶段，每个阶段有不同的速度和动力学，每个混合物有不同的流变性质。对应于第一步和第二步中的反应的混合物的状态是液体、浆状物质、粘性物质、糊状物质，然后是湿粉末。腐蚀和侵蚀发生在这个过程中，这限制了反应器壁上的热传递。在第三步，有一个再液化阶段(酸硫酸盐的分解)，这也是一个粘性糊状和腐蚀性。类似沙子的自由流动的产物通常在反应结束时产生。回转窑产生的气体包括所有生成的氢氟酸和少量的水和硫酸(或氟磺酸)。水主要来自：-98.5%硫酸送至回转窑回转窑中的副反应如下：萤石中二氧化硅不可避

3、免的存在引起的反应，即：4HF二氧化硅=SiF42H2O(气体)(实心)(气体)(气体)萤石中铁和铝氧化物的存在引起的反应产生相应的硫酸盐和水：Fe2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O(实心)(液体)(实心)(气体)Al2O33H2SO4=Al2(SO4)33H2O(实心)(液体)(实心)(气体)此外，SO2存在于反应器出口的气体中，其由以下反应产生：MeS硫酸=中间层4H2S(金属硫化物)硫酸H2S=SSO22H2O铁(窑壳)2H2SO4=硫酸亚铁SO22H2O注：上述反应产生的单质硫将在气体处理和精馏过程中进一步沉淀。硫酸还会与萤石浮选带来的有机残渣纤维发生反应，还会产生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 CO2二氧化碳也可能来自萤石中的微量碳酸钙：碳酸钙硫酸=硫酸钙H2O二氧化碳(实心)(液体)(实心)(气体)(气体)因此，除氢氟酸外，反应器出口的气体还含有SiF4、水、SO2、H2S、CO2、硫、粉尘、硫酸雾和填料环泄漏带来的一些微量空气，特别是加入萤石时。1.2.1.2的一般流程描述(参考随附的工艺框图)将硫酸、发烟硫酸和高CaF2含量的天然粉状矿物“萤石”的混合物加入

5、两个封闭的外部加热的回转窑中。反应产生的气体混合物(主要是氟化氢)在气体处理和精馏过程中被收集和净化。在获得无水氟化氢的同时，杂质如SiF4以稀溶液的形式被回收。硫酸钙以粉末形式从回转窑中排出，其中含有少量硫酸和氟化氢，用氢氧化钙中和。因为这个过程中的大多数产品都是有害的，所以工厂的设计和设备的选择必须非常小心。该设备包括以下程序：-1100号工艺中原材料的储存-700工序萤石干燥-在100号工艺中生成粗氟化氢粗煤气净化和原料酸制备粗氟化氢回收废气处理硫酸钙处理硫酸钙储存和运输站-200号工艺中的粗氟化氢储存高频整流-2000号工艺无水氟化氢储存和运输1.2.1.3 1100号工艺：原料储存硫

6、酸储存海运的98%硫酸储存在普通碳钢制成的储罐(R1151A/B)中，该产品的常规排放系统(S1151A/B)设置在储罐中。泵(P1151)将酸输送至100号工艺(添加至氟化氢回收塔D151)或氢氯氟烃22装置，用于回收氟化氢并将其循环至氟化氢/硫酸储罐(R151)。注意：因为酸的浓度为98%，所以有必要注意冬季结冰的可能性。发烟硫酸船上20%的发烟硫酸储存在由普通碳钢制成的储罐(R1121)中，该储罐也与S1151A相连。泵(P1121)将酸输送至100-1-2号工艺，与氟化氢气体处理工艺产生的氟化氢/硫酸混合，然后加入回转窑。萤石K720的干燥产品储存在立式料仓R100-1-2中，该料仓配

7、有袋式过滤器(S100-1-2)。称重装置(Z100-1-2)可以控制加入反应系统的萤石。螺旋输送机(T100-1-2/T101-1-2)将萤石粉送至回转窑装料系统。1.2.1.4 700工艺萤石干燥成套K720下面描述的是采用直流加热系统的干燥回转窑。湿萤石(10%湿度)由安装在干燥器进料侧的燃烧器产生的热气干燥。干燥后的产品从回转窑的出料端排出，一部分从除尘器的底部回收。湿空气在除尘后排入大气。干萤石的湿度一般低于0.1%。K720干燥后的回收产品通过气动输送机(T730)输送至回转窑料仓(R100)。1 . 2 . 1 . 5-粗氟化氢中的第100节该部分由两个相同的单元组成，包括回转窑

8、、硫酸钙处理和中间产品储存、含硫酸原料气的洗涤和除雾。两个单元都连接到一个共同的冷凝部分。以下描述针对单元100-1。粗氟化氢的制备卧式回转窑(K100-1)的进料为萤石和硫酸的混合物，回转窑外的夹套内有热气进行循环加热。回转窑由传动装置驱动，回转窑上的两个轮胎支撑在四个轮子上。回转窑的进料端设有进料装置，该进料装置可以：-添加原材料-让粗氟化氢气体进入粗气体净化和原料酸制备部分。该装置(N101-1)称为“进料密封”，由机械密封(摩擦面式)组成，安装在与硫酸管道、萤石螺旋输送机和粗窑气出口管连接的支架上。回转窑的出料端安装有能排出粉状硫酸钙的装置。该装置(N102-1)称为“卸料密封”，由机

9、械密封(摩擦面型)组成，安装在与卸料螺旋输送机连接的支架上。回转窑内安装有挡板，以保持固体物料的床层不变。回转窑内安装有内螺旋返料系统，用于将尾硫酸钙返至前端并与反应物料混合，以增加床层的流动性，减少酸对回转窑筒体的腐蚀。该装置有一对铁锹，将硫酸钙固体铲起，随回转窑旋转后落入内螺旋。回转窑尾部的盖板上设有四块对称的造纸板，出料螺旋输送管上设有一个槽，该槽伸入四块造纸板中接收硫酸钙固体，最终排出回转窑。回转窑由热气体加热，热气体由风机(C100-1)输送，在燃烧混合室(F101-1)与天然气燃烧器产生的高温气体混合，形成热循环烟气。应控制其温度，以便通过回转窑表面进行最佳传热。注：回转窑夹套内循

10、环气体的压力必须保持一点正压，以免冷空气进入，否则会影响正常运行。夹套在回转窑的两端设有密封件，以减少气体损失。回风连接管上设有烟囱，以排除多余空气烟气被排出。粗煤气的净化和原料酸的制备来自回转窑的原料气被送到填料洗涤塔(D130)。注：气体连接管的设计必须防止固体和液体的沉积，水平管必须尽可能短。在洗涤塔中，大部分重组分如硫酸、水、氟磺酸和灰尘被吸收到循环硫酸溶液中。泵(P130-1)将硫酸溶液从储罐(R130-1)循环至洗涤塔，泵入口处的热交换器(E130-1)去除洗涤操作中产生的吸收热。在洗涤塔正常生产洗涤酸的过程中，一部分污酸将继续与D151的酸和烟酸混合，然后加入到回转窑中，并继续补

11、充干净的硫酸。以免弄脏或稀释洗涤酸。注：设备之间的相对布置对减少管道堵塞和溢流非常重要。混酸装置出口端与回转窑进料头之间的距离应尽可能短。应控制硫酸和发烟硫酸的流速，以便：-回转窑入口处的混合酸保持恒定的流速和成分-回转窑中的萤石/硫酸反应具有良好的产率-尽量减少从回转窑排出的硫酸钙中未反应的硫酸含量。在洗涤塔出口，粗氢氟酸气体被引入氟化氢粗蒸馏塔(D140)。来自E141和E142A的粗氢氟酸冷凝液全部回流至D140，以洗涤原料气中剩余的重质组分、灰尘和其他杂质，防止杂质进入冷凝器形成堵塞。清洗后的残余液体将被排放回R130系统。E141和E142A用5度冷水冷凝。粗氟化氢的液化来自净化段(

12、D140)的工艺气体在两个立式冷凝器中用5度冷水(E142B)和-12度低温冷却液(乙二醇)(E143)冷凝。冷凝的液体被收集在集管中并储存在在R200范围内。空气释放处理离开冷凝器的气体仍然含有一些未冷凝的氟化氢、二氧化硫、四氧化硅和惰性气体物质。第一步是用含氟化氢的硫酸洗涤，以回收大部分氟化氢。气体由塔D151处理。在D151底部，氟化氢/硫酸溶液由D151的P151循环泵送至回转窑装料装置(M130)。在D151的出口处，气体被送到氟硅酸洗涤塔(D152)，在那里SiF4和一些氟化氢被吸收产生H2SiF6水溶液。洗涤液被循环使用，直到它含有超过38%的氟硅酸(R152)达到商业标准。如果

13、存货太多，停车。最后，用一套注水器(N153A/B)进行清洗，这也能保证回转窑的压力控制。在喷射器出口处，气体被净化并且可以被排放到排气处理系统(S5801，D5800)。硫酸钙的处理和储存正如所指出的，每个回转窑都有自己的硫酸钙处理系统。以下描述针对单元100-1。通过螺旋输送机T102-1从K100-1排出的硫酸钙含有少量未反应的硫酸和少量氟化氢。石灰被用来中和硫酸。石灰储存在配有过滤器(S160-1)和提取装置(N160-1)的筒仓R160-1中。两条螺旋输送机T160/161-1-2将石灰输送至T102-1。石灰的量通过(N160-1)进行调整，以确保在中和残余酸后石灰稍微过量。T10

14、2-1的中和产物最终通过T103和T104输送至T171或C170，硫酸钙将被转移至R171或R170仓库储存。1.2.1.6第200节-无水氟化氢储存在R200中的粗氟化氢通过泵(P200)泵入精馏段。蒸馏部分由两个蒸馏塔及其辅助设备组成。第一精馏塔去除高沸点组分；第二蒸馏塔除去低沸点组分。高沸点组分蒸馏塔粗氟化氢被送到装有再沸器E210和冷凝器E211的填料塔(D210)。精馏塔在负压下运行。重质杂质在塔底以78%氟化氢溶液的形式除去(当塔底温度控制在50时，氟化氢的百分比浓度)，塔底温度由加入再沸器的蒸汽控制。在垂直管热交换器E211中冷凝的液体氟化氢的一部分流回到D210的顶部，其余部

15、分被送到蒸馏塔D220中用于低沸点组分。回流比现在是7: 14。(在2009年10月12日的检修期间，所有的回流管都开槽以控制回流比。)低沸点组分精馏塔来自第一精馏塔顶部冷凝器的物料进入第二精馏单元D精馏塔在负压下运行。低沸点组分在塔顶(即塔顶冷凝器的气体出口)被去除，纯氟化氢在D220塔底被抽出(溢出)，然后被送至储罐(送至R2201A/B)。再沸的量由注入热交换器E220的蒸汽量来保证，以保证低沸点组分被除去，D220顶部的温度被调节以控制从E221排出的空气中氟化氢的含量。1 . 2 . 1 . 7-高频存储中的第2000节储存在R2201A/B中的无水氟化氢应通过液体回路(P2201A/B、E2201A/B)进行冷却，以保持约1巴(绝对压力)的压力。此外，为了控制压力，当压力过低时引入氮气，当压力过高时释放气体。释放出的气体(以及来自加气站的气体)被送到回转窑的气体处理部分(当其投入使用时)或在塔D2220中用水冲洗(该塔必须在2009年11月氟化氢被冲洗时用于紧急情况)。废液被送到中和罐R5830/R5840。缓冲罐R2220用于防止氟化氢液体流入洗涤塔D2220。泵P2201-A/B用于将产品输送至氟氯烃22工厂和加油站紧急情况下(储罐